JP2020175481A - Machine tool, machine tool control method and machine tool control program - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、工作機械に備えられるATC(Automatic Tool Changer)を制御するための技術に関する。 The present disclosure relates to a technique for controlling an ATC (Automatic Tool Changer) provided in a machine tool.
近年、自動工具交換装置(ATC)を備えた工作機械が普及している。工作機械には、複数の工具を収納するためのマガジンが設けられている。ATCは、マガジンに収納されている工具の中から加工工程に応じた一の工具を選択し、主軸に装着されている工具(以下、「使用済工具」ともいう。)と、マガジンから選択された一の工具(以下、「次使用工具」ともいう。)とを自動で交換する。工具の交換は、たとえば、使用済工具と次使用工具とを同時に把持することができるアームを用いて行われる。 In recent years, machine tools equipped with an automatic tool changer (ATC) have become widespread. The machine tool is provided with a magazine for storing a plurality of tools. The ATC selects one tool according to the machining process from the tools stored in the magazine, and is selected from the tool mounted on the spindle (hereinafter, also referred to as "used tool") and the magazine. Automatically replaces only one tool (hereinafter, also referred to as "next tool"). Tool replacement is performed, for example, by using an arm that can simultaneously grip a used tool and a next-use tool.
より具体的には、ATCは、工具の交換指示を受けるまでは所定の原点位置にアームを待機させておく。そして、ATCは、工具の交換指示を受けたことに基づいて、主軸に装着されている使用済工具をアームの第1把持部に把持させ、マガジンから選択された次使用工具をアームの第2把持部に把持させる。次に、ATCは、使用済工具を主軸から引き抜き、次使用工具をマガジンから引き抜く。その後、ATCは、アームを半回転する。継いて、ATCは、第2把持部に把持されている次使用工具を主軸に装着するとともに、第1把持部に把持されている使用済工具をマガジンに収納する。それが完了すると、ATCは、上記原点位置にアームを戻す。これらの一連の工程が繰り返されることで、工具が加工工程に応じて順次変えられる。 More specifically, the ATC keeps the arm at a predetermined origin position until it receives a tool change instruction. Then, based on the instruction to replace the tool, the ATC causes the first grip portion of the arm to grip the used tool mounted on the spindle, and the next used tool selected from the magazine is the second tool of the arm. Let the gripping part grip it. Next, the ATC pulls out the used tool from the spindle and pulls out the next used tool from the magazine. The ATC then makes a half turn of the arm. Subsequently, the ATC mounts the next-use tool gripped by the second grip portion on the spindle, and stores the used tool gripped by the first grip portion in the magazine. When that is completed, the ATC returns the arm to the origin position. By repeating these series of processes, the tool is sequentially changed according to the machining process.
このようなATCに関し、特開2017−064842号公報(特許文献1)は、異常の発生により正規の動作経路から外れた位置に停止したアームを自動的に原点位置に復帰させることができる工具交換装置を開示している。 Regarding such ATC, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-064842 (Patent Document 1) provides a tool change capable of automatically returning an arm stopped at a position deviated from the normal operation path due to an abnormality to the origin position. The device is disclosed.
異常が発生した場合に、アームが原点位置に自動的に戻されたとしても、根本的な原因が解決されていなければ、ATCは、再稼働後に再び停止してしまう可能性がある。 Even if the arm is automatically returned to the homing position in the event of an anomaly, the ATC may stop again after restarting if the root cause is not resolved.
また、工作機械内のATCが停止すると、その影響が生産ライン全体に及ぶ。これにより、生産性が低下してしまうため、生産ラインは、可能な限り停止させないことが求められている。 Moreover, when the ATC in the machine tool is stopped, the effect extends to the entire production line. As a result, the productivity is lowered, so that the production line is required not to be stopped as much as possible.
異常の発生原因によっては、ATCが駆動している間に解決するものがある。一例として、異常の発生原因が工具の引っかかりに起因する場合、駆動過程で引っかかりが解消することがある。このような場合には、ATCを駆動し続けることで、異常発生の根本的な原因が解決し、さらには、生産ラインを停止させずに済む。したがって、工作機械に異常が発生した場合でも可能な限りATCを駆動し続けることが望まれている。 Depending on the cause of the abnormality, there is a solution while the ATC is being driven. As an example, when the cause of the abnormality is the catching of the tool, the catching may be eliminated in the driving process. In such a case, by continuing to drive the ATC, the root cause of the occurrence of the abnormality can be solved, and further, it is not necessary to stop the production line. Therefore, it is desired to continue driving the ATC as much as possible even if an abnormality occurs in the machine tool.
本開示の一例では、工作機械は、複数の工具を保持するためのマガジンと、上記複数の工具の内の一の工具が装着され得る主軸と、上記主軸に装着されている第1の工具と、上記複数の工具から選択された第2の工具とを交換するための工具交換機構とを備える。上記工具交換機構は、上記第1の工具および上記第2の工具の交換時に当該第1の工具および当該第2の工具を把持するためのアームを含む。上記工作機械は、さらに、上記工作機械に発生する異常を検知するための異常検知部と、上記アームに係る所定の動作設定に従って、上記第1の工具および上記第2の工具の交換処理を実行するための駆動制御部とを備える。上記交換処理は、予め定められた位置で待機している上記アームを駆動し、上記第1の工具および上記第2の工具を交換する処理と、上記第1の工具および上記第2の工具の交換が完了したことに基づいて、上記予め定められた位置に上記アームを戻す処理と、上記異常検知部によって異常が検知された後の所定のタイミングにおいて、上記動作設定を現在の第1の設定から異常動作時用の第2の設定に変更し、当該変更後における、上記アームの駆動工程の一部または全部において、上記動作設定を上記第2の設定に維持する処理とを含む。 In one example of the present disclosure, the machine tool includes a magazine for holding a plurality of tools, a spindle on which one of the plurality of tools can be mounted, and a first tool mounted on the spindle. A tool changing mechanism for exchanging a second tool selected from the plurality of tools is provided. The tool changing mechanism includes an arm for gripping the first tool and the second tool when the first tool and the second tool are replaced. The machine tool further executes the replacement process of the first tool and the second tool according to the abnormality detection unit for detecting the abnormality generated in the machine tool and the predetermined operation setting related to the arm. It is provided with a drive control unit for the operation. The replacement process is a process of driving the arm standing by at a predetermined position to replace the first tool and the second tool, and a process of replacing the first tool and the second tool. Based on the completion of the replacement, the operation setting is set to the current first setting at a predetermined timing after the abnormality is detected by the abnormality detection unit and the process of returning the arm to the predetermined position. Includes a process of changing from to the second setting for abnormal operation and maintaining the operation setting at the second setting in a part or all of the driving process of the arm after the change.
本開示の一例では、上記所定のタイミングは、上記アームが上記予め定められた位置にあるときのいずれかのタイミングである。上記駆動制御部は、上記所定のタイミングにおいて上記動作設定を上記第1の設定から上記第2の設定に変更した後には、上記アームの駆動工程の全部において、上記動作設定を上記第2の設定に維持する。 In one example of the present disclosure, the predetermined timing is any timing when the arm is in the predetermined position. After the drive control unit changes the operation setting from the first setting to the second setting at the predetermined timing, the drive control unit sets the operation setting to the second setting in the entire drive process of the arm. To maintain.
本開示の一例では、上記駆動制御部は、上記アームの一の駆動工程において上記異常検知部によって異常が検知された場合には、当該異常の検知後における上記一の駆動工程において上記動作設定を上記第2の設定に維持し、上記一の駆動工程とは異なる他の駆動工程において上記動作設定を上記第1の設定に維持する。 In one example of the present disclosure, when an abnormality is detected by the abnormality detection unit in one drive process of the arm, the drive control unit sets the operation setting in the one drive process after the detection of the abnormality. The above-mentioned second setting is maintained, and the above-mentioned operation setting is maintained at the above-mentioned first setting in another driving process different from the above-mentioned one driving process.
本開示の一例では、上記第2の設定による上記アームの移動速度は、上記第1の設定による上記アームの移動速度よりも遅い。 In one example of the present disclosure, the moving speed of the arm according to the second setting is slower than the moving speed of the arm according to the first setting.
本開示の一例では、上記第2の設定による上記アームの軌道は、上記第1の設定による上記アームの軌道とは異なる。 In one example of the present disclosure, the trajectory of the arm according to the second setting is different from the trajectory of the arm according to the first setting.
本開示の一例では、上記異常検知部は、上記アームの現在位置と、上記アームの移動先である目標位置との差が所定値以上になったことに基づいて、上記異常を検知する。 In one example of the present disclosure, the abnormality detection unit detects the abnormality based on the difference between the current position of the arm and the target position where the arm moves to a predetermined value or more.
本開示の一例では、上記異常検知部は、上記工作機械に発生する複数種類の異常を検知可能に構成されている。上記交換処理は、さらに、上記工作機械に発生し得る異常の種類に対応付けられている予め定められた複数種類の動作設定の中から、上記異常検知部によって検知された異常の種類に対応する動作設定を特定し、当該特定した動作設定を上記第2の設定として決定する処理を含む。 In one example of the present disclosure, the abnormality detecting unit is configured to be capable of detecting a plurality of types of abnormalities occurring in the machine tool. The exchange process further corresponds to the type of abnormality detected by the abnormality detection unit from among a plurality of predetermined operation settings associated with the types of abnormality that can occur in the machine tool. It includes a process of specifying an operation setting and determining the specified operation setting as the second setting.
本開示の他の例では、工作機械の制御方法が提供される。上記工作機械は、複数の工具を保持するためのマガジンと、上記複数の工具の内の一の工具が装着され得る主軸と、上記主軸に装着されている第1の工具と、上記複数の工具から選択された第2の工具とを交換するための工具交換機構とを備える。上記工具交換機構は、上記第1の工具および上記第2の工具の交換時に当該第1の工具および当該第2の工具を把持するためのアームを含む。上記制御方法は、上記工作機械に発生する異常を検知するステップと、上記アームに係る所定の動作設定に従って、上記第1の工具および上記第2の工具の交換処理を実行するステップを備える。上記交換処理は、予め定められた位置で待機している上記アームを駆動し、上記第1の工具および上記第2の工具を交換するステップと、上記第1の工具および上記第2の工具の交換が完了したことに基づいて、上記予め定められた位置に上記アームを戻すステップと、上記検知するステップで上記異常が検知された後の所定のタイミングにおいて、上記動作設定を現在の第1の設定から異常動作時用の第2の設定に変更し、上記動作設定の変更後における上記アームの駆動工程の一部または全部において上記第2の設定を維持するステップとを含む。 Another example of the present disclosure provides a method of controlling a machine tool. The machine tool includes a magazine for holding a plurality of tools, a spindle on which one of the plurality of tools can be mounted, a first tool mounted on the spindle, and the plurality of tools. It is provided with a tool changing mechanism for exchanging with a second tool selected from. The tool changing mechanism includes an arm for gripping the first tool and the second tool when the first tool and the second tool are replaced. The control method includes a step of detecting an abnormality occurring in the machine tool and a step of executing a replacement process of the first tool and the second tool according to a predetermined operation setting related to the arm. The replacement process involves driving the arm waiting at a predetermined position to replace the first tool and the second tool, and the first tool and the second tool. Based on the completion of the replacement, the operation setting is set to the current first step at a predetermined timing after the abnormality is detected in the step of returning the arm to the predetermined position and the step of detecting the abnormality. It includes a step of changing from the setting to the second setting for abnormal operation and maintaining the second setting in a part or all of the driving process of the arm after the change of the operation setting.
本開示の他の例では、工作機械の制御プログラムが提供される。上記工作機械は、複数の工具を保持するためのマガジンと、上記複数の工具の内の一の工具が装着され得る主軸と、上記主軸に装着されている第1の工具と、上記複数の工具から選択された第2の工具とを交換するための工具交換機構とを備える。上記工具交換機構は、上記第1の工具および上記第2の工具の交換時に当該第1の工具および当該第2の工具を把持するためのアームを含む。上記制御プログラムは、上記工作機械に、上記工作機械に発生する異常を検知するステップと、上記アームに係る所定の動作設定に従って、上記第1の工具および上記第2の工具の交換処理を実行するステップとを実行させる。上記交換処理は、予め定められた位置で待機している上記アームを駆動し、上記第1の工具および上記第2の工具を交換するステップと、上記第1の工具および上記第2の工具の交換が完了したことに基づいて、上記予め定められた位置に上記アームを戻すステップと、上記検知するステップで上記異常が検知された後の所定のタイミングにおいて、上記動作設定を現在の第1の設定から異常動作時用の第2の設定に変更し、上記動作設定の変更後における上記アームの駆動工程の一部または全部において上記第2の設定を維持するステップとを含む。 In another example of the present disclosure, a machine tool control program is provided. The machine tool includes a magazine for holding a plurality of tools, a spindle on which one of the plurality of tools can be mounted, a first tool mounted on the spindle, and the plurality of tools. It is provided with a tool changing mechanism for exchanging with a second tool selected from. The tool changing mechanism includes an arm for gripping the first tool and the second tool when the first tool and the second tool are replaced. The control program executes the machine tool to replace the first tool and the second tool according to a step of detecting an abnormality occurring in the machine tool and a predetermined operation setting related to the arm. To execute steps. The replacement process involves driving the arm waiting at a predetermined position to replace the first tool and the second tool, and the first tool and the second tool. Based on the completion of the replacement, the operation setting is set to the current first step at a predetermined timing after the abnormality is detected in the step of returning the arm to the predetermined position and the step of detecting the abnormality. It includes a step of changing from the setting to the second setting for abnormal operation and maintaining the second setting in a part or all of the driving process of the arm after the change of the operation setting.
本発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。 The above and other objects, features, aspects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the present invention as understood in connection with the accompanying drawings.
以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts and components are designated by the same reference numerals. Their names and functions are the same. Therefore, the detailed description of these will not be repeated. In addition, each embodiment and each modification described below may be selectively combined as appropriate.
<A.工作機械100の構成>
図1を参照して、工作機械100の構成について説明する。図1は、工作機械100の内部構造の一例を示す図である。
<A. Configuration of
The configuration of the
図1には、マシニングセンタとしての工作機械100が示されている。以下では、マシニングセンタとしての工作機械100について説明するが、工作機械100は、マシニングセンタに限定されない。たとえば、工作機械100は、旋盤であってもよいし、その他の切削機械や研削機械であってもよい。また、工作機械100は、工具が鉛直方向に取り付けられる縦形のマシニングセンタであってもよいし、工具が水平方向に取り付けられる横形のマシニングセンタであってもよい。
FIG. 1 shows a
工作機械100は、主軸頭21を有する。主軸頭21は、主軸22と、ハウジング23とで構成されている。主軸22は、ハウジング23の内部に配置されている。主軸22には、被加工物であるワークを加工するための工具が装着される。図2の例では、エンドミルとしての工具32が主軸22に装着されている。
The
主軸頭21は、ボールねじ25に沿ってZ軸方向に駆動可能に構成されている。ボールねじ25にはサーボモータなどの駆動機構が接続されている。当該駆動機構は、ボールねじ25を駆動することで主軸頭21を移動させ、Z軸方向の任意の位置に主軸頭21を移動する。
The
また、主軸22にはサーボモータなどの駆動機構が接続される。当該駆動機構は、Z軸方向(鉛直方向)に平行な中心軸AX1を中心に主軸22を回転駆動する。その結果、主軸22に装着された工具32は、主軸22の回転に伴って中心軸AX1を中心に回転する。なお、工作機械100が旋盤である場合には、主軸22には、ワークが装着される。この場合、主軸22の回転に伴って、主軸22に装着されたワークが回転する。
Further, a drive mechanism such as a servomotor is connected to the
工作機械100は、さらに、ATC30を有する。ATC30は、マガジン31と、押出し機構33と、アーム36とで構成されている。マガジン31は、ワークを加工するための種々の工具32を収容するための装置である。マガジン31は、複数の工具保持部34と、スプロケット35とで構成されている。
工具保持部34は、種々の工具32を保持可能なように構成されている。複数の工具保持部34は、スプロケット35の周囲に環状に配列されている。スプロケット35は、モータ駆動により、X軸に平行な中心軸AX2を中心に回転可能に設けられている。スプロケット35の回転に伴って、複数の工具保持部34が中心軸AX2を中心に回転移動する。
The
ATC30は、工具の交換命令を受けたことに基づいて、マガジン31から装着対象の工具32を抜き取り、当該工具32を主軸22に装着する。より具体的には、ATC30は、目的の工具32を保持する工具保持部34を押出し機構33の前に移動する。次に、押出し機構33は、アーム36による交換位置に向けて目的の工具32を押し出す。その後、アーム36は、次に使用される工具32を工具保持部34から抜き取るとともに、使用済の工具32を主軸22から抜き取る。その後、アーム36は、これらの工具32を保持した状態で半回転し、次に使用される工具32を主軸22に装着するとともに、使用済の工具32を工具保持部34に収容する。これにより、工具32の交換が行われる。
Based on receiving the tool replacement order, the
工作機械100は、加工対象のワークをXY平面上で移動するための移動機構50をさらに有する。移動機構50は、ガイド51,53と、ボールねじ52,54と、ワークを保持するためのテーブル55(ワーク保持部)とで構成されている。
The
ガイド51は、Y軸に対して平行に設置されている。ガイド53は、ガイド51上に設けられており、X軸に対して平行に設置されている。ガイド53は、ガイド51に沿って駆動可能に構成されている。テーブル55は、ガイド53上に設けられており、ガイド53に沿って駆動可能に構成されている。
The
ボールねじ52にはサーボモータなどの駆動機構が接続されている。当該駆動機構は、ボールねじ52を駆動することでガイド53をガイド51に沿って移動し、Y軸方向の任意の位置にガイド53を移動する。同様に、ボールねじ54にもサーボモータなどの駆動機構が接続されている。当該駆動機構は、ボールねじ54を駆動することでテーブル55をガイド53に沿って移動し、X軸方向の任意の位置にテーブル55を移動する。すなわち、工作機械100は、ボールねじ52,54のそれぞれに接続される駆動機構を協働して制御することで、XY平面上の任意の位置にテーブル55を移動する。これにより、工作機械100は、テーブル55上で保持されるワークをXY平面上で移動させながら加工を行うことができる。
A drive mechanism such as a servomotor is connected to the
主軸頭21には、圧力センサ110が設けられている。圧力センサ110は、主軸22や工具32にかかる負荷を検知する。
A
<B.工作機械100の制御機構>
図2は、工作機械100の制御機構の一例を示す図である。図2を参照して、工作機械100の制御機構の一例について説明する。
<B. Control mechanism of
FIG. 2 is a diagram showing an example of a control mechanism of the
図2に示されるように、工作機械100は、PLC(Programmable Logic Controller)20と、ATC30と、センシング部40とを含む。
As shown in FIG. 2, the
PLC20およびATC30は、ネットワークNWに接続される。ネットワークNWには、データの到達時間が保証される、定周期通信を行うフィールドネットワークを採用することが好ましい。このような定周期通信を行うフィールドネットワークとして、EtherCAT(登録商標)、EtherNet/IP(登録商標)、CC−Link(登録商標)、またはCompoNet(登録商標)などが採用される。
The
ATC30は、アーム36と、ATC制御ユニット300と、2軸アンプ350と、サーボモータ360A,360Bとを含む。ATC制御ユニット300は、2軸アンプ350と通信可能に構成される。ATC制御ユニット300および2軸アンプ350は、有線で通信接続されてもよいし、無線で通信接続されてもよい。サーボモータ360Aは、進退方向DAにアーム36を駆動する。サーボモータ360Bは、回転方向DBにアーム36を駆動する。
The
ATC制御ユニット300は、PLC20から受信した制御指令に基づいて、2軸アンプ350に指令値を送る。PLC20がATC制御ユニット300に出力する制御指令は、たとえば、アーム36の前進または後退を示す指令や、アーム36の正転または逆転を示す指令や、アーム36の駆動速度(たとえば、高速または低速など)を示す指令などを含む。
The
ATC制御ユニット300は、このような大まかな制御指令をPLC20から受けて、より細かな動作指令を生成し、生成した動作指令を2軸アンプ350に出力する。これにより、ATC制御ユニット300は、進退方向DAにおけるアーム36の位置(以下、「進退位置」ともいう。)と、回転方向DBにおけるアーム36の角度(以下、「旋回角度」ともいう。)とを任意に調整する。
The
より具体的には、ATC制御ユニット300は、PLC20から受けた制御指令に基づいて、進退方向DAにおけるアーム36の軌道と、回転方向DBにおけるアーム36の軌道とを生成する。進退方向DAにおける軌道とは、所定時間ごとのアーム36の目標進退位置を意味する。回転方向DBにおける軌道とは、所定時間ごとのアーム36の目標回転角度を意味する。ATC制御ユニット300は、アーム36の進退位置を現在の目標進退位置に近付けるための進退動作指令を生成するとともに、アーム36の旋回角度を現在の目標旋回角度に近付けるための回転動作指令を生成する。進退動作指令および回転動作指令は、一定周期ごとに生成され、2軸アンプ350に順次出力される。
More specifically, the
2軸アンプ350は、ATC制御ユニット300から受けた進退動作指令に応じて電気信号を生成し、当該電気信号を進退用のサーボモータ360Aに出力する。これにより、サーボモータ360Aは、目標進退位置に向けてアーム36を駆動する。サーボモータ360Aには、エンコーダ(図示しない)が取り付けられており、2軸アンプ350は、当該エンコーダのフィードバック信号からアーム36の実進退位置を算出する。算出した実進退位置は、ATC制御ユニット300にフィードバックされる。ATC制御ユニット300は、当該実進退位置を目標進退位置に近付けるための進退動作指令を生成し、当該進退動作指令を2軸アンプ350に再び出力する。このように、ATC制御ユニット300は、アーム36の実進退位置のフィードバックを逐次的に受けながらアーム36の進退位置を任意の目標進退位置に近付ける。
The 2-
2軸アンプ350は、ATC制御ユニット300から受けた回転動作指令に応じて電気信号を生成し、当該電気信号を回転用のサーボモータ360Bに出力する。これにより、サーボモータ360Bは、目標旋回角度に向けてアーム36を駆動する。サーボモータ360Bには、エンコーダ(図示しない)が取り付けられており、2軸アンプ350は、当該エンコーダのフィードバック信号からアーム36の実旋回角度を算出する。算出した実旋回角度は、ATC制御ユニット300にフィードバックされる。ATC制御ユニット300は、当該実旋回角度を目標旋回角度に近付けるための回転動作指令を生成し、当該回転動作指令を2軸アンプ350に再び出力する。このように、ATC制御ユニット300は、アーム36の実旋回角度のフィードバックを逐次的に受けながらアーム36の旋回角度を任意の目標旋回角度に近付ける。
The 2-
センシング部40は、リモートI/Oユニット41と、各種センサ42とを含む。各種センサ42は、工作機械100内の異常を検知するために設けられる。各種センサ42の具体例については後述する。リモートI/Oユニット41は、工作機械100内の各種センサ42と、PLC20との間のデータのやり取りを仲介する。各種センサ42の検出値は、リモートI/Oユニット41介してPLC20に一定周期ごとに送られる。
The
<C.アーム36の駆動工程>
図3〜図5を参照して、工具の交換処理時におけるアーム36の駆動工程について説明する。図3は、工具の交換処理過程における、アーム36の進退位置の時間的変化と、アーム36の旋回角度の時間的変化とを示す図である。図4および図5は、工具の交換処理過程におけるアーム36の各駆動工程をY方向およびZ方向のそれぞれから時系列に示す図である。
<
The driving process of the
以下では、説明の便宜のために、現在の加工工程において加工が完了した工具であって、主軸22に装着されている工具を「使用済工具」ともいう。また、次の加工工程おいて使用するためにマガジン31から選択された一の工具を「次使用工具」ともいう。
Hereinafter, for convenience of explanation, a tool that has been machined in the current machining process and is mounted on the
ATC30は、図3〜図5に示されるステップS1〜S7の駆動工程を順に実行することにより、使用済工具32Aと次使用工具32Bとの交換処理を実現する。
The
より具体的には、時刻T0において、アーム36は、予め定められた原点位置に待機している。当該初期位置は、ATC30の制御プログラムに規定されていてもよいし、当該制御プログラムによって読み込まれる設定ファイルに規定されていてもよい。一例として、当該原点位置は、アーム36の旋回角度と、アーム36の進退位置とで定義される。図3の例では、旋回角度「0度」および進退位置「z0」がアーム36の原点位置として示されている。
More specifically, at time T0, the
時刻T0において、ATC30は、使用済工具32Aと次使用工具32Bと交換するための指示をPLC20から受けたとする。このことに基づいて、ATC30は、ステップS1の処理の実行を開始する。
At time T0, it is assumed that the
時刻T0から時刻T1までのステップS1において、ATC30は、アーム36の目標旋回角度を「90度」に設定し、Z方向の軸AXを中心にアーム36を回転駆動する。これにより、アーム36の旋回角度は、「0度」から「90度」に変化する。
In step S1 from the time T0 to the time T1, the
時刻T1から時刻T2までのステップS2において、ATC30は、アーム36の第1把持部36Aに使用済工具32Aを把持させ、アーム36の第2把持部36Bに次使用工具32Bを把持させる。各工具の把持が完了したか否かは、第1把持部36A用の第1把持完了フラグと、第2把持部36B用の第1把持完了フラグとに基づいて判断される。各工具の把持が完了した場合には、第1,第2把持完了フラグの値がPLC20によって更新される。第1,第2把持完了フラグは、ATC30の制御プログラムによって参照される。ATC30は、使用済工具32Aおよび次使用工具32Bの把持が完了したことを第1,第2把持完了フラグが示す場合には、駆動工程をステップS3に進める。
In step S2 from the time T1 to the time T2, the
時刻T2から時刻T3までのステップS3において、ATC30は、アーム36の目標進退位置を「z1」に設定し、アーム36をZ方向に駆動する。これにより、アーム36の進退位置は、「z0」から「z1」に変化する。これにより、使用済工具32Aが主軸22から取り外され、かつ、次使用工具32Bがマガジン31の工具保持部34から取り外される。
In step S3 from the time T2 to the time T3, the
時刻T3から時刻T4までのステップS4において、ATC30は、アーム36の目標旋回角度を「270度」に設定し、Z方向の軸AXを中心にアーム36を回転駆動する。これにより、アーム36の旋回角度は、「90度」から「270度」に変化する。結果として、アーム36は、半回転する。アーム36が半回転することで、使用済工具32Aの位置と次使用工具32Bの位置とが入れ替わる。
In step S4 from the time T3 to the time T4, the
時刻T4から時刻T5までのステップS5において、ATC30は、アーム36の目標進退位置を「z0」に設定し、アーム36をZ方向に駆動させる。これにより、アーム36の進退位置は、「z1」から「z0」に後退する。
In step S5 from the time T4 to the time T5, the
時刻T5から時刻T6までのステップS6において、ATC30は、アーム36の第1把持部36Aによる使用済工具32Aの把持を解除し、使用済工具32Aをマガジン31に収納する。並行して、ATC30は、アーム36の第2把持部36Bによる次使用工具32Bの把持を解除し、次使用工具32Bを主軸22に装着する。使用済工具32Aの収納が完了したか否か、および、次使用工具32Bの装着が完了したか否かは、上述の第1,第2把持完了フラグによって判断される。ATC30は、使用済工具32Aの収納と、次使用工具32Bの装着とが完了したことに基づいて、駆動工程をステップS6に進める。
In step S6 from the time T5 to the time T6, the
時刻T6から時刻T7までのステップS7において、ATC30は、アーム36の目標旋回角度を「180度」に設定し、Z方向の軸AXを中心にアーム36を回転駆動する。これにより、アーム36の旋回角度は、「270度」から「180度」に変化する。
In step S7 from the time T6 to the time T7, the
以上のようなステップS1〜S7の駆動工程により、使用済工具32Aと次使用工具32Bとの交換処理が実現される。
By the driving steps of steps S1 to S7 as described above, the exchange processing between the used
なお、ステップS7の駆動工程が完了した時点では、アーム36は、原点位置と比較して、半回転した状態(すなわち、旋回角度が180度となっている状態)になっている。そのため、ATC30は、ステップS7の駆動工程が完了した時点のアーム36の旋回角度を新たな原点位置として認識し、その上で次の工具の交換指示を受ける。すなわち、ATC30は、ステップS7の駆動工程が完了した時点の旋回角度を次の新たな交換過程では原点位置(すなわち、0度)として認識する。その上で、ステップS1〜S7の一連の駆動工程が繰り返されることで、工具の交換処理が連続的に実現される。
When the driving step of step S7 is completed, the
<D.工作機械100の機能構成>
通常、何らかの異常が工作機械100に発生した場合、工作機械100は、ATC30の駆動を停止する。しかしながら、ATC30を停止させると、その影響が生産ライン全体に及んでしまい、生産性が低下してしまう。したがって、生産ラインは、可能な限り停止させないことが求められている。
<D. Functional configuration of
Normally, when some abnormality occurs in the
異常が発生したとしても、警告程度の異常である場合には、工作機械100(ATC30)を駆動し続けても問題ない場合がある。また、異常の発生原因によっては、ATC30が駆動している間に解決するものがある。一例として、異常の発生原因が工具の引っかかりに起因する場合、ATC30を駆動し続けることで工具の引っかかりが解消することがある。
Even if an abnormality occurs, if it is an abnormality of a warning level, there may be no problem even if the machine tool 100 (ATC30) is continuously driven. Further, depending on the cause of the abnormality, there is a solution while the
そこで、本実施の形態に従う工作機械100は、アーム36の駆動に係る動作設定(以下、「アーム動作設定」ともいう。)を複数保持しておく。保持するアーム動作設定は、正常動作時用のアーム動作設定(以下、「正常動作設定」ともいう。)と、異常発生時用のアーム動作設定(以下、「異常動作設定」ともいう。)とを少なくとも含む。ATC制御ユニット300は、工作機械100に異常が発生した場合には、異常が検知された後の所定のタイミングにおいて、アーム動作設定を正常動作設定(第1の設定)から異常動作設定(第2の設定)に変更する。このとき、ATC制御ユニット300は、アーム36の駆動工程の全部について異常動作設定を適用してもよいし、アーム36の駆動工程の一部について異常動作設定を適用してもよい。そして、ATC制御ユニット300は、アーム動作設定の変更後においては、アーム36の駆動工程の一部または全部において、アーム動作設定を異常動作設定に維持する。
Therefore, the
これにより、ATC制御ユニット300は、工作機械100の異常発生時において、正常動作設定よりも安全な異常動作設定でアーム36を駆動し続けることができる。アーム36を駆動し続けると、工具の引っかかりが解消することがある。また、ATC制御ユニット300は、ATC30を停止させないので、生産ラインを停止させずに済む。結果として、ATC制御ユニット300は、安全性と生産性とを両立することができる。
As a result, the
以下では、図6を参照して、アーム動作設定の変更処理を実現するための機能構成について説明する。図6は、アーム動作設定の変更処理を実現するための機能構成の一例を示す図である。 Hereinafter, the functional configuration for realizing the change processing of the arm operation setting will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing an example of a functional configuration for realizing a process of changing the arm operation setting.
図6に示されるように、工作機械100は、制御機構として、PLC20と、ATC制御ユニット300とを含む。PLC20は、異常検知部252を含む。ATC制御ユニット300は、異常検知部352と、駆動制御部353とを含む。駆動制御部353は、動作設定部354と、指令出力部356とを含む。
As shown in FIG. 6, the
以下では、異常検知部252,352、動作設定部354、および指令出力部356の機能について順に説明する。
Hereinafter, the functions of the
(D1.異常検知部252,352)
工作機械100は、工作機械100内で発生する種々の異常を検知することができる。そのための機能構成の一例として、工作機械100は、異常検知部252と、異常検知部352とを含む。
(D1. Anomaly detection unit 252,352)
The
異常検知部252は、PLC20に発生する異常を検知する。ある局面において、異常検知部252は、停電を検知する。より具体的には、工作機械100には、停電検知回路が搭載されている。当該停電検知回路は、上述の各種センサ42(図2参照)の一例である。PLC20は、上述のリモートI/Oユニット41(図2参照)を介して停電検知回路の出力信号を一定周期ごとに受ける。PLC20の異常検知部252は、停電が発生したことを示す出力信号を停電検知回路から受けた場合、停電発生を示す異常をATC制御ユニット300に出力する。
The
他の局面において、異常検知部252は、地震を検知する。より具体的には、工作機械100には、工作機械100の揺れを検知するための地震検知センサ(たとえば、加速度センサなど)が搭載されている。当該地震検知センサは、上述の各種センサ42の一例である。PLC20は、上述のリモートI/Oユニット41を介して地震検知センサの出力信号を一定周期ごとに受ける。PLC20の異常検知部252は、地震が発生したことを示す出力信号を地震検知センサから受けた場合、地震発生を示す異常をATC制御ユニット300に出力する。
In another aspect, the
他の局面において、異常検知部252は、工具にかかる負荷異常を検知する。より具体的には、工作機械100には、主軸22と工具との装着部分や、アーム36と工具との装着部分に設けられている圧力センサが搭載されている。当該圧力センサは、上述の各種センサ42の一例である。圧力センサは、工具にかかる負荷を示す圧力値を出力する。PLC20は、上述のリモートI/Oユニット41を介して圧力センサの出力信号を一定周期ごとに受ける。PLC20の異常検知部252は、圧力センサによって検知される圧力値が所定値以上である場合に、過負荷を示す異常をATC制御ユニット300に出力する。
In another aspect, the
異常検知部352は、ATC30に発生する異常を検知する。一例として、異常検知部352は、ATC30に発生している引っかかりを検知する。検知可能な引っかかりは、たとえば、アーム36に対する工具の引っかかりや、アーム36の駆動部分における引っかかりなどを含む。
The
ある局面において、異常検知部352は、アーム36の目標進退位置を指令出力部356から定期的に受けるとともに、アーム36の実進退位置を2軸アンプ350から定期的に受ける。目標進退位置および実進退位置については図2で説明した通りであるので、それらの説明については繰り返さない。油の固着などに起因する何らかの引っかかりがATC30に発生している場合には、目標進退位置と実進退位置との差が徐々に大きくなる。この点に着目して、異常検知部352は、目標進退位置と実進退位置との差が所定値以上になったことに基づいて、引っかかり示す異常を検知する。検知された異常は、動作設定部354に出力される。
In a certain aspect, the
他の局面において、異常検知部352は、アーム36の目標回転角度を指令出力部356から定期的に受けるとともに、アーム36の実回転角度を2軸アンプ350から定期的に受ける。目標回転角度および実回転角度については図2で説明した通りであるので、それらの説明については繰り返さない。油の固着などに起因する何らかの引っかかりがATC30に発生している場合には、目標回転角度と実回転角度との差が徐々に大きくなる。この点に着目して、異常検知部352は、目標回転角度と実回転角度との差が所定値以上になったことに基づいて、引っかかり示す異常を検知する。検知された異常は、動作設定部354に出力される。
In another aspect, the
(D2.動作設定部354)
次に、図6に示される動作設定部354の機能について説明する。
(D2. Operation setting unit 354)
Next, the function of the
動作設定部354は、工作機械100に発生した異常の種類に応じて、アーム36の動作設定を切り替える。アーム動作設定の切り替えは、たとえば、状態別動作設定324を参照することで行われる。状態別動作設定324は、工作機械100の正常状態時における正常動作設定と、異常の種別に対応付けられている異常動作設定とを含む。正常動作設定および異常動作設定は、アーム36の駆動に係る各種の制御パラメータを規定する。当該各種の制御パラメータは、たとえば、アーム36の移動速度や、アーム36の回転速度や、アーム36の目標進退位置や、アーム36の目標旋回角度などを含む。
The
工作機械100が正常に動作している場合には、動作設定部354は、状態別動作設定324を参照して、状態「正常」に対応付けられている正常動作設定「X」を現動作設定326に設定する。一方で、工作機械100に異常が発生した場合には、動作設定部354は、状態別動作設定324に規定されている複数種類のアーム動作設定の中から、異常検知部252,352によって検知された異常の種類に対応する異常動作設定を特定し、当該異常動作設定を現動作設定326に設定する。
When the
(D3.指令出力部356)
次に、図6に示される指令出力部356の機能について説明する。
(D3. Command output unit 356)
Next, the function of the
指令出力部356は、現動作設定326に基づいて、アーム36を駆動するための動作指令を生成し、当該動作指令を2軸アンプ350に出力する。一例として、指令出力部356は、アーム36の実進退位置を目標進退位置に近付けるための進退動作指令と、アーム36の実旋回角度を目標旋回角度に近付けるための回転動作指令とを生成し、これらの動作指令を2軸アンプ350に出力する。目標進退位置、目標旋回角度、実進退位置、および実旋回角度については図2で説明した通りであるので、その説明については繰り返さない。
The
また、指令出力部356は、目標進退位置および目標旋回角度を一定周期ごとに異常検知部352に出力する。
Further, the
<E.アーム動作設定の変更方法>
上述のように、ATC制御ユニット300の駆動制御部353は、工作機械100に以上が発生したことに基づいて、アーム動作設定を正常動作設定から異常動作設定に変更する。このとき、異常動作設定は、アーム36の駆動工程の全部において適用されてもよいし、アーム36の駆動工程の一部において適用されてもよい。
<E. How to change the arm operation setting>
As described above, the
以下では、図7および図8を参照して、アーム36の駆動工程の全部において異常動作設定を適用する例と、アーム36の駆動工程の一部において異常動作設定を適用する例について説明する。
In the following, with reference to FIGS. 7 and 8, an example in which the abnormal operation setting is applied in the entire driving process of the
(E1.アーム動作設定の変更方法の具体例1)
まず、図7を参照して、アーム36の駆動工程の全部において異常動作設定を適用する例について説明する。図7は、アーム動作設定の変更方法の具体例1を示す図である。
(E1. Specific example 1 of how to change the arm operation setting)
First, with reference to FIG. 7, an example in which the abnormal operation setting is applied in the entire driving process of the
上述の図3〜図5で説明したように、駆動制御部353は、ステップS1〜S7の駆動工程を実行することで、工具の交換処理を実現する。以下では、n回目の工具交換処理のステップS4の駆動工程において、アーム36の引っかかりを示す異常「β」が発生した前提で説明を行う。
As described with reference to FIGS. 3 to 5 described above, the
アーム動作設定がアーム36の駆動途中に変えられると、予期しない不具合が発生する可能性があるため、駆動制御部353は、アーム36が原点位置(図3参照)にあるときのいずれかのタイミング(所定のタイミング)においてアーム動作設定を変更する。図7の例では、n回目の工具交換処理が完了してから、n+1回目の工具交換処理が開始されるまでの間に、アーム動作設定が変更されている。アーム36が停止中であり、かつ、アーム36が工具を保持していないときに、アーム動作設定が変更されることで、アーム動作設定が安全に変更される。
If the arm operation setting is changed during the driving of the
アーム動作設定の変更時において、駆動制御部353は、上述の状態別動作設定324(図6参照)に規定されている複数種類のアーム動作設定の中から、発生した異常「β」に対応する異常動作設定「Y2」を特定する。本具体例においては、駆動制御部353は、ステップS1〜S7の全部の駆動工程について異常動作設定「Y2」を適用する。すなわち、駆動制御部353は、異常「β」の発生後には、ステップS1〜S7の全ての駆動工程において、アーム動作設定を異常動作設定「Y2」に維持する。
When the arm operation setting is changed, the
(E2.アーム動作設定の変更方法の具体例2)
次に、図8を参照して、アーム36の駆動工程の一部において異常動作設定を適用する例について説明する。図8は、アーム動作設定の変更方法の具体例2を示す図である。
(E2. Specific example 2 of how to change the arm operation setting)
Next, an example of applying the abnormal operation setting in a part of the driving process of the
本具体例においても、n回目の工具交換処理のステップS4の駆動工程において、工作機械100に異常「β」が発生したとする。
Also in this specific example, it is assumed that an abnormality "β" occurs in the
異常「β」が発生した場合、駆動制御部353は、アーム36が原点位置(図3参照)にあるときのいずれかのタイミング(所定のタイミング)において、アーム動作設定を変更する。図8の例では、n回目の工具交換処理が完了してから、n+1回目の工具交換処理が開始されるまでの間に、アーム動作設定が変更されている。
When the abnormality "β" occurs, the
このとき、本具体例においては、駆動制御部353は、アーム36の駆動工程の一部について異常動作設定を適用する。より具体的には、駆動制御部353は、上述の状態別動作設定324(図6参照)に規定されている複数種類のアーム動作設定の中から、発生した異常「β」に対応する異常動作設定「Y2」を特定する。本具体例においては、異常「β」が発生したステップS4の駆動工程において、異常動作設定「Y2」が適用される。すなわち、一方で、その他のステップS1〜S3,S5〜S7の駆動工程においては、正常動作設定「X」が維持される。このように、駆動制御部353は、ある駆動工程において異常が検知された場合には、異常が発生した駆動工程についてのみ対応する異常動作設定を適用し、その他の駆動工程については正常動作設定を維持する。
At this time, in this specific example, the
<F.アーム36の駆動態様>
次に、正常動作設定および異常動作設定のそれぞれによるアーム36の駆動態様の具体例1〜3について説明する。
<F. Driving mode of
Next, specific examples 1 to 3 of the driving mode of the
(F1.アーム36の駆動態様の具体例1)
図9は、正常動作設定および異常動作設定のそれぞれによるアーム36の駆動態様の具体例1を示す図である。
(F1. Specific example 1 of driving mode of arm 36)
FIG. 9 is a diagram showing a specific example 1 of a driving mode of the
図9には、正常動作設定時におけるアーム36の旋回角度の時間的変化が駆動態様XAとして示されている。また、異常動作設定時におけるアーム36の旋回角度の時間的変化が駆動態様YAとして示されている。また、正常動作設定時におけるアーム36の進退位置の時間的変化が駆動態様XBとして示されている。また、異常動作設定時におけるアーム36の進退位置の時間的変化が駆動態様YBとして示されている。
In FIG. 9, the temporal change of the turning angle of the
本具体例では、アーム36の駆動制御部353は、異常動作設定時には、正常動作設定時と比較して、アーム36の移動速度を遅くする。すなわち、異常動作設定によるアーム36の移動速度は、正常動作設定によるアーム36の移動速度よりも遅い。図9の例では、異常動作設定時と正常動作設定時と間で、アーム36の移動速度のみが異なり、アーム36の軌道は同じである。このように、アーム36の移動速度が異常発生時において下げられることで、駆動制御部353は、アーム36を安全に駆動することができ、かつ、生産ラインを停止させずに済む。
In this specific example, the
一例として、駆動制御部353は、正常動作設定時におけるアーム36の駆動速度に所定係数w1(0<w1<1)を掛けることで、アーム36の駆動速度を正常時よりも遅くする。所定係数w1は、アーム36の駆動工程の全部に対して適用されてもよいし、アーム36の駆動工程の一部のみに対して適用されてもよい。また、所定係数w1は、進退方向DA(図2参照)の移動速度に係る動作パラメータと、回転方向DB(図2参照)の回転速度に係る動作パラメータとの両方に掛けられても良いし、いずれか一方の動作パラメータのみに掛けられても良い。
As an example, the
(F2.アーム36の駆動態様の具体例2)
図10は、正常動作設定および異常動作設定のそれぞれによるアーム36の駆動態様の具体例2を示す図である。
(F2. Specific example 2 of the driving mode of the arm 36)
FIG. 10 is a diagram showing a specific example 2 of a driving mode of the
図10には、正常動作設定時におけるアーム36の駆動態様が駆動態様XCとして示されている。また、異常動作設定時におけるアーム36の駆動態様が駆動態様YCとして示されている。
In FIG. 10, the driving mode of the
本具体例では、アーム36の駆動制御部353は、正常動作設定時と異常動作設定時とで、アーム36の軌道を異ならせる。図10の例では、異常動作設定時と正常動作設定時と間で、進退位置が異ならされている。
In this specific example, the
より具体的には、駆動制御部353は、正常動作設定時においては、ステップS3の駆動工程において、アーム36の目標進退位置を「z1」としている。これに対して、駆動制御部353は、異常動作設定時においては、ステップS3の駆動工程において、アーム36の目標進退位置を「z2」としている。「z2」は、「z1」よりも大きい。これにより、駆動制御部353は、異常動作設定時には、正常動作設定時と比較して、アーム36をより大きく動かすこととなる。
More specifically, the
一例として、駆動制御部353は、正常動作設定時におけるアーム36の目標進退位置に所定係数w2(1<w2)を掛けることで、アーム36の目標進退位置をより大きくする。所定係数w2は、制御プログラムに規定されるアーム36の目標進退位置の全部に適用されてもよいし、当該目標進退位置の一部のみに適用されてもよい。
As an example, the
なお、上述では、異常動作設定時において進退位置をより大きくする例について説明を行ったが、駆動制御部353は、異常動作設定時において進退位置をより小さくしてもよい。
In the above description, an example in which the advance / retreat position is made larger when the abnormal operation is set has been described, but the
また、上述では、異常動作設定時において目標進退位置を変えることでアーム36の軌道を変える例について説明を行ったが、駆動制御部353は、異常動作設定時において目標旋回角度を変えることでアーム36の軌道を変えてもよい。また、駆動制御部353は、異常動作設定時において目標進退位置および目標旋回角度の両方を変えることでアーム36の軌道を変えてもよい。
Further, in the above description, an example of changing the trajectory of the
(F3.アーム36の駆動態様の具体例3)
上述の具体例1,2では、異常動作設定時において、アーム36の速度やアーム36の軌道が変えられる例について説明を行ったが、その他の制御パラメータが変えられてもよい。
(F3. Specific example 3 of the driving mode of the arm 36)
In the above-mentioned specific examples 1 and 2, an example in which the speed of the
一例として、異常動作設定時においては、アーム36の各駆動工程の間に待ち時間が設けられてもよい。各駆動工程に待ち時間が設けられることで、駆動制御部353は、旋回角度と進退位置とを同時に制御することを防止することができ、各駆動工程を確実に実施することが可能になる。
As an example, when an abnormal operation is set, a waiting time may be provided between each driving process of the
<G.ATC制御ユニット300のハードウェア構成>
図11を参照して、ATC制御ユニット300のハードウェア構成の一例について説明する。図11は、ATC制御ユニット300の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。
<G. Hardware configuration of
An example of the hardware configuration of the
ATC制御ユニット300は、プロセッサ301と、ROM(Read Only Memory)302と、RAM(Random Access Memory)303と、通信インターフェイス304,305と、記憶装置320とを含む。
The
プロセッサ301は、少なくとも1つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも1つのCPU(Central Processing Unit)、少なくとも1つのGPU(Graphics Processing Unit)、少なくとも1つのASIC(Application Specific Integrated Circuit)、少なくとも1つのFPGA(Field Programmable Gate Array)、またはそれらの組み合わせなどによって構成され得る。
The
プロセッサ301は、制御プログラム322など各種プログラムを実行することでアーム36の駆動を制御する。プロセッサ301は、制御プログラム322の実行命令を受け付けたことに基づいて、記憶装置320からROM302に制御プログラム322を読み出す。RAM303は、ワーキングメモリとして機能し、制御プログラム322の実行に必要な各種データを一時的に格納する。
The
通信インターフェイス304は、フィールドネットワークに接続するためのインターフェイスである。ATC制御ユニット300は、通信インターフェイス304をPLC20とデータをやり取りする。
The
通信インターフェイス305は、2軸アンプ350との通信を実現するためのインターフェイスである。ATC制御ユニット300および2軸アンプ350は、有線で通信接続されてもよいし、無線で通信接続されてもよい。
The
記憶装置320は、たとえば、ハードディスクやフラッシュメモリなどの記憶媒体である。記憶装置320は、制御プログラム322、上述の状態別動作設定324、現動作設定326などを格納する。記憶装置320に記憶される各種データの格納場所は、記憶装置320に限定されず、プロセッサ301の記憶領域(たとえば、キャッシュ領域など)、ROM302、RAM303、外部機器(たとえば、サーバー)などに格納されていてもよい。
The
制御プログラム322は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、本実施の形態に従う制御処理は、任意のプログラムと協働して実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う制御プログラム322の趣旨を逸脱するものではない。さらに、制御プログラム322によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも1つのサーバーが制御プログラム322の処理の一部を実行する所謂クラウドサービスのような形態でATC制御ユニット300が構成されてもよい。
The control program 322 may be provided as a part of an arbitrary program, not as a single program. In this case, the control process according to the present embodiment is realized in cooperation with an arbitrary program. Even a program that does not include such a part of modules does not deviate from the purpose of the control program 322 according to the present embodiment. Further, some or all of the functions provided by the control program 322 may be realized by dedicated hardware. Further, the
<H.工具交換処理のフローチャート>
図12を参照して、ATC30による工具交換処理のフローについて説明する。図12は、工具交換処理の流れを示すフローチャートである。
<H. Flowchart of tool change process>
The flow of the tool change process by the
図12に示される処理は、ATC制御ユニット300のプロセッサ301(図11参照)が上述の制御プログラム322(図11参照)を実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子またはその他のハードウェアによって実行されてもよい。
The process shown in FIG. 12 is realized by the processor 301 (see FIG. 11) of the
ステップS110において、プロセッサ301は、工具の交換指示をPLC20から受け付けたか否かを判断する。プロセッサ301は、工具の交換指示をPLC20から受け付けたと判断した場合(ステップS110においてYES)、制御をステップS112に切り替える。そうでない場合には(ステップS110においてNO)、プロセッサ301は、制御をステップS120に切り替える。
In step S110, the
ステップS112において、プロセッサ301は、上述の駆動制御部353(図6参照)として機能し、現動作設定326(図6参照)に基づいて、上述のステップS1〜S7(図3〜図5参照)の駆動工程を実行する。これにより、使用済工具32Aと次使用工具32Bとの交換処理が実現される。
In step S112, the
ステップS120において、プロセッサ301は、工作機械100に異常が発生しているか否かを判断する。各種の異常は、たとえば、上述の異常検知部252,352(図6参照)によって検知される。異常監視処理は、たとえば、図12に示される各ステップの処理と並行して行われ、異常が発生した場合には、異常フラグの値が更新される。異常フラグは、異常の種別に規定され、PLC20やATC制御ユニット300によって更新される。プロセッサ301は、当該異常フラグを参照して、工作機械100内に異常が発生しているか否かを判断する。プロセッサ301は、工作機械100に異常が発生していると判断した場合(ステップS120においてYES)、制御をステップS122に切り替える。そうでない場合には(ステップS120においてNO)、プロセッサ301は、制御をステップS132に切り替える。
In step S120, the
ステップS122において、プロセッサ301は、上述の駆動制御部353として機能し、上述の状態別動作設定324(図6参照)を参照して、検知された異常に対応付けられているアーム動作設定(すなわち、異常動作設定)を特定する。
In step S122, the
ステップS124において、プロセッサ301は、上述の駆動制御部353として機能し、ステップS122で特定したアーム動作設定を現動作設定326(図6参照)に設定する。図12に示されるように、アーム動作設定の変更は、ステップS112における工具の交換処理が開始される前、または、ステップS112における工具の交換処理が完了した後に実行される。すなわち、アーム動作設定は、アーム36が原点位置にあるときのいずれかのタイミングで変更される。
In step S124, the
ステップS132において、プロセッサ301は、上述の駆動制御部353として機能し、上述の状態別動作設定324(図6参照)を参照して、正常状態に対応付けられているアーム動作設定(すなわち、正常動作設定)を特定する。
In step S132, the
ステップS134において、プロセッサ301は、上述の駆動制御部353として機能し、ステップS132で特定したアーム動作設定を現動作設定326(図6参照)に設定する。図12に示されるように、アーム動作設定の変更は、ステップS112における工具の交換処理が開始される前、または、ステップS112における工具の交換処理が完了した後に実行される。すなわち、アーム動作設定は、アーム36が原点位置にあるときのいずれかのタイミングで変更される。
In step S134, the
<I.まとめ>
以上のようにして、ATC制御ユニット300は、正常動作設定と異常動作設定とを含む複数のアーム動作設定を保持する。ATC制御ユニット300は、工作機械100に異常が発生した場合には、異常が検知された後の所定のタイミングにおいて、アーム36の駆動工程の全部または一部について、アーム動作設定を正常動作設定から異常動作設定に変更する。そして、ATC制御ユニット300は、アーム動作設定の変更後においては、アーム36の駆動工程の一部または全部において、異常動作設定を維持する。
<I. Summary>
As described above, the
これにより、ATC制御ユニット300は、工作機械100の異常発生時において、正常動作設定よりも安全な異常動作設定でアーム36を駆動し続けることができる。アーム36を駆動し続けると、工具の引っかかりが解消することがある。また、ATC制御ユニット300は、ATC30を停止させないので、生産ラインを停止させずに済む。結果として、ATC制御ユニット300は、安全性と生産性とを両立することができる。
As a result, the
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and it is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
20 PLC、21 主軸頭、22 主軸、23 ハウジング、25,52,54 ボールねじ、30 ATC、31 マガジン、32 工具、32A 使用済工具、32B 次使用工具、33 押出し機構、34 工具保持部、35 スプロケット、36 アーム、36A 第1把持部、36B 第2把持部、40 センシング部、41 リモートI/Oユニット、42 各種センサ、50 移動機構、51,53 ガイド、55 テーブル、100 工作機械、110 圧力センサ、252,352 異常検知部、300 ATC制御ユニット、301 プロセッサ、302 ROM、303 RAM、304,305 通信インターフェイス、320 記憶装置、322 制御プログラム、324 状態別動作設定、326 現動作設定、350 2軸アンプ、353 駆動制御部、354 動作設定部、356 指令出力部、360A,360B サーボモータ。 20 PLC, 21 Spindle head, 22 Spindle, 23 Housing, 25, 52, 54 Ball screw, 30 ATC, 31 Magazine, 32 Tools, 32A Used tools, 32B Next-use tools, 33 Extrusion mechanism, 34 Tool holder, 35 Sprocket, 36 arm, 36A 1st grip, 36B 2nd grip, 40 sensing, 41 remote I / O unit, 42 various sensors, 50 moving mechanism, 51, 53 guide, 55 table, 100 machine tool, 110 pressure Sensor, 252,352 Abnormality detector, 300 ATC control unit, 301 processor, 302 ROM, 303 RAM, 304, 305 communication interface, 320 storage device, 322 control program, 324 status-specific operation setting, 326 current operation setting, 350 2 Axis amplifier, 353 drive control unit, 354 operation setting unit, 356 command output unit, 360A, 360B servo motor.
Claims (9)
複数の工具を保持するためのマガジンと、
前記複数の工具の内の一の工具が装着され得る主軸と、
前記主軸に装着されている第1の工具と、前記複数の工具から選択された第2の工具とを交換するための工具交換機構とを備え、前記工具交換機構は、前記第1の工具および前記第2の工具の交換時に当該第1の工具および当該第2の工具を把持するためのアームを含み、さらに、
前記工作機械に発生する異常を検知するための異常検知部と、
前記アームに係る所定の動作設定に従って、前記第1の工具および前記第2の工具の交換処理を実行するための駆動制御部とを備え、
前記交換処理は、
予め定められた位置で待機している前記アームを駆動し、前記第1の工具および前記第2の工具を交換する処理と、
前記第1の工具および前記第2の工具の交換が完了したことに基づいて、前記予め定められた位置に前記アームを戻す処理と、
前記異常検知部によって異常が検知された後の所定のタイミングにおいて、前記動作設定を現在の第1の設定から異常動作時用の第2の設定に変更し、当該変更後における、前記アームの駆動工程の一部または全部において、前記動作設定を前記第2の設定に維持する処理とを含む、工作機械。 It ’s a machine tool,
A magazine for holding multiple tools and
A spindle on which one of the plurality of tools can be mounted,
A tool changing mechanism for exchanging a first tool mounted on the spindle and a second tool selected from the plurality of tools is provided, and the tool changing mechanism includes the first tool and the tool. Includes an arm for gripping the first tool and the second tool when replacing the second tool, and further
An abnormality detection unit for detecting an abnormality that occurs in the machine tool,
A drive control unit for executing a replacement process of the first tool and the second tool according to a predetermined operation setting related to the arm is provided.
The exchange process
A process of driving the arm waiting at a predetermined position to replace the first tool and the second tool, and
A process of returning the arm to the predetermined position based on the completion of replacement of the first tool and the second tool, and
At a predetermined timing after the abnormality is detected by the abnormality detection unit, the operation setting is changed from the current first setting to the second setting for abnormal operation, and the arm is driven after the change. A machine tool that includes, in part or all of the steps, a process of maintaining the operation setting at the second setting.
前記駆動制御部は、前記所定のタイミングにおいて前記動作設定を前記第1の設定から前記第2の設定に変更した後には、前記アームの駆動工程の全部において、前記動作設定を前記第2の設定に維持する、請求項1に記載の工作機械。 The predetermined timing is any timing when the arm is in the predetermined position.
After changing the operation setting from the first setting to the second setting at the predetermined timing, the drive control unit sets the operation setting to the second setting in all the driving steps of the arm. The machine tool according to claim 1, which is maintained in.
前記交換処理は、さらに、前記工作機械に発生し得る異常の種類に対応付けられている予め定められた複数種類の動作設定の中から、前記異常検知部によって検知された異常の種類に対応する動作設定を特定し、当該特定した動作設定を前記第2の設定として決定する処理を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の工作機械。 The abnormality detection unit is configured to be capable of detecting a plurality of types of abnormalities that occur in the machine tool.
The replacement process further corresponds to the type of abnormality detected by the abnormality detection unit from among a plurality of predetermined operation settings associated with the types of abnormality that can occur in the machine tool. The machine tool according to any one of claims 1 to 6, which includes a process of specifying an operation setting and determining the specified operation setting as the second setting.
前記工作機械は、
複数の工具を保持するためのマガジンと、
前記複数の工具の内の一の工具が装着され得る主軸と、
前記主軸に装着されている第1の工具と、前記複数の工具から選択された第2の工具とを交換するための工具交換機構とを備え、前記工具交換機構は、前記第1の工具および前記第2の工具の交換時に当該第1の工具および当該第2の工具を把持するためのアームを含み、
前記制御方法は、
前記工作機械に発生する異常を検知するステップと、
前記アームに係る所定の動作設定に従って、前記第1の工具および前記第2の工具の交換処理を実行するステップを備え、
前記交換処理は、
予め定められた位置で待機している前記アームを駆動し、前記第1の工具および前記第2の工具を交換するステップと、
前記第1の工具および前記第2の工具の交換が完了したことに基づいて、前記予め定められた位置に前記アームを戻すステップと、
前記検知するステップで前記異常が検知された後の所定のタイミングにおいて、前記動作設定を現在の第1の設定から異常動作時用の第2の設定に変更し、前記動作設定の変更後における前記アームの駆動工程の一部または全部において前記第2の設定を維持するステップとを含む、制御方法。 It is a control method for machine tools.
The machine tool
A magazine for holding multiple tools and
A spindle on which one of the plurality of tools can be mounted,
A tool changing mechanism for exchanging a first tool mounted on the spindle and a second tool selected from the plurality of tools is provided, and the tool changing mechanism includes the first tool and the tool. Includes an arm for gripping the first tool and the second tool when replacing the second tool.
The control method is
The step of detecting an abnormality occurring in the machine tool and
A step of executing the replacement process of the first tool and the second tool according to a predetermined operation setting related to the arm is provided.
The exchange process
A step of driving the arm waiting at a predetermined position to replace the first tool and the second tool, and
A step of returning the arm to the predetermined position based on the completion of replacement of the first tool and the second tool, and
At a predetermined timing after the abnormality is detected in the detection step, the operation setting is changed from the current first setting to the second setting for abnormal operation, and the operation setting is changed. A control method including a step of maintaining the second setting in a part or all of the arm driving process.
前記工作機械は、
複数の工具を保持するためのマガジンと、
前記複数の工具の内の一の工具が装着され得る主軸と、
前記主軸に装着されている第1の工具と、前記複数の工具から選択された第2の工具とを交換するための工具交換機構とを備え、前記工具交換機構は、前記第1の工具および前記第2の工具の交換時に当該第1の工具および当該第2の工具を把持するためのアームを含み、
前記制御プログラムは、前記工作機械に、
前記工作機械に発生する異常を検知するステップと、
前記アームに係る所定の動作設定に従って、前記第1の工具および前記第2の工具の交換処理を実行するステップとを実行させ、
前記交換処理は、
予め定められた位置で待機している前記アームを駆動し、前記第1の工具および前記第2の工具を交換するステップと、
前記第1の工具および前記第2の工具の交換が完了したことに基づいて、前記予め定められた位置に前記アームを戻すステップと、
前記検知するステップで前記異常が検知された後の所定のタイミングにおいて、前記動作設定を現在の第1の設定から異常動作時用の第2の設定に変更し、前記動作設定の変更後における前記アームの駆動工程の一部または全部において前記第2の設定を維持するステップとを含む、制御プログラム。 A machine tool control program
The machine tool
A magazine for holding multiple tools and
A spindle on which one of the plurality of tools can be mounted,
A tool changing mechanism for exchanging a first tool mounted on the spindle and a second tool selected from the plurality of tools is provided, and the tool changing mechanism includes the first tool and the tool. Includes an arm for gripping the first tool and the second tool when replacing the second tool.
The control program is applied to the machine tool.
The step of detecting an abnormality occurring in the machine tool and
According to a predetermined operation setting related to the arm, the step of executing the replacement process of the first tool and the second tool is executed.
The exchange process
A step of driving the arm waiting at a predetermined position to replace the first tool and the second tool, and
A step of returning the arm to the predetermined position based on the completion of replacement of the first tool and the second tool, and
At a predetermined timing after the abnormality is detected in the detection step, the operation setting is changed from the current first setting to the second setting for abnormal operation, and the operation setting is changed. A control program including a step of maintaining the second setting in a part or all of the arm driving process.
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